第77回 午後 61

光電効果が生じたときに放出されるのはどれか。2つ選べ。

出典：厚生労働省公開PDF（令和7年版）

✅ 正解を表示

3．特性X線　／　5．Auger（オージェ）電子

解説

✔　ステップ1：光電効果（＝光電子が飛び出す）

まず、入射X線（光子）が、原子の内側にあるK殻などの電子に「衝突」します。 入射X線は消滅し、その全てのエネルギーが電子に与えられます。 エネルギーをもらった電子は、原子の外へ勢いよく「はじき飛ばされ」ます。

このはじき飛ばされた電子を「光電子」と呼びます。

✔　ステップ2：原子の“穴埋め”（＝特性X線とオージェ電子が飛び出す）

ステップ1の結果、原子は内側のK殻に「電子の空席（空孔）」ができてしまい、非常に不安定な状態（励起状態）になります。この空席を埋めるため、外側にあるL殻などの電子が、内側のK殻に向かって「落下」します。

この落下によってエネルギーが余るため、原子はその余ったエネルギーを2つのうちどちらかの方法で放出します。

Aパターン:【特性X線を放出する】
- L殻からK殻へ落下する際のエネルギー差を、「X線（光）」として原子の外へ放出する。このX線は、原子（元素）に固有のエネルギーを持つため、特性X線と呼ばれます。
Bパターン:【オージェ電子を放出する】
- L殻からK殻へ落下する際のエネルギーを、近くにいる別（例: L殻）の電子に「パス」する。 エネルギーを受け取ったその別の電子が、原子の外へ「はじき飛ばされ」る。 この電子をAuger（オージェ）電子と呼びます。

つまり、特性X線とオージェ電子は、光電効果によって生じた「穴」を埋める際に、兄弟のように競合して発生する、二次的な放出物なのです。

✔　各選択肢について

1． β 線

２．δ 線

3．特性X線

4．内部転換電子

5．Auger（オージェ）電子

出題者の“声”

この問題の狙いは、「光電効果」という一連のドミノ倒しを、最後まで正確に理解しておるかを問うことにある。

多くの学生は、「光電効果＝光電子が飛び出す」という、最初のステップだけで止まってしまう。しかし、臨床で重要なのは、その後に起きる「穴埋めの連鎖（緩和過程）」じゃ。

特性X線とオージェ電子は、この「穴埋め」の際に発生する兄弟のようなもの。エネルギーを「光」として出すか、「別の電子」として出すか、その違いじゃ。

この2つが、光電効果とセットで発生する二次現象であることを、確実に押さえておくこと。これが、物理学と画像診断学の橋渡しとなる重要な知識なのじゃ。

臨床の“目”で読む

ーなぜ放射線技師が「光電効果」を理解する必要があるのか？ー

私たちが毎日見ているX線画像のコントラストは、この光電効果によって生み出されているからです。

X線・CTの画像コントラストの源
- なぜ骨は白く、肺は黒く写るのか？それは、骨の主成分であるカルシウム（原子番号 Z=20）が、空気や軟部組織（Z=7.4程度）に比べて原子番号が大きく、光電効果を圧倒的に起こしやすいからです。光電効果を起こしたX線は、骨でストップ（吸収）されるため、検出器に届かず、画像上で白くなります。
ヨード造影剤の原理
- ヨード（Z=53）やバリウム（Z=56）といった造影剤がなぜあれほど白く写るのかも、原子番号が非常に大きいために光電効果を爆発的に起こし、X線を強力に吸収するからです。
X線管の原理
- そもそもX線管球で特性X線が発生する原理も、加速した電子がターゲット（タングステンなど）に衝突し、光電効果の逆のプロセス（電子衝突による内殻励起）で「穴」を作り、そこを埋める際に発生しています。

今日のまとめ

第77回午後 61